鋁合金船舶的腐蝕防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀與展望

李君楠

上海外高橋造船海洋工程有限公司

鋁合金船舶的腐蝕防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀與展望

李君楠

上海外高橋造船海洋工程有限公司

本文簡單介紹了當(dāng)前鋁合金船舶的腐蝕情況，對(duì)船舶用鋁合金腐蝕防護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，同時(shí)也對(duì)未來船舶用鋁合金腐蝕防護(hù)技術(shù)作了展望。

鋁合金船舶；腐蝕防護(hù)技術(shù)；現(xiàn)狀；展望

前言

鋁合金船舶中的鋁合金是金屬材料，金屬材料易受化學(xué)介質(zhì)腐蝕、海水腐蝕、大氣腐蝕、磨損腐蝕等各種腐蝕。因此，加強(qiáng)鋁合金船舶的腐蝕防護(hù)已成為造船工程的重要內(nèi)容。

1　鋁合金船舶的腐蝕情況

海洋環(huán)境是比較嚴(yán)酷的環(huán)境，對(duì)處于該工作環(huán)境中的鋁合金的防腐要求更高。對(duì)于船舶來說，不同部位所處的腐蝕環(huán)境不同，船底主要是受天然海水的滲透浸蝕作用和水生物的附著，水線以上部位主要是受鹽霧腐蝕作用和大氣老化作用。目前，鋁合金船舶的腐蝕基本情況如下： (1)船體的腐蝕防護(hù)一般采用涂料+鋁合金犧牲陽極的方法。(2)空艙基本為裸鋁，沒有涂料保護(hù)設(shè)計(jì)。對(duì)幾艘在塢艇的空艙檢查發(fā)現(xiàn)，空艙艙壁普遍存在點(diǎn)腐蝕?？张摰匕迮c船殼板的焊接處，普遍存在較明顯的腐蝕。(3)鋁合金管海水管路存在電偶腐蝕現(xiàn)象。(4)在某型艇的專項(xiàng)全面檢查中發(fā)現(xiàn)較多艇艉板法蘭有明顯腐蝕，有的局部嚴(yán)重腐蝕甚至穿孔。個(gè)別艇的艉軸管架端部、艉封板與艉板法蘭連接的螺栓孔也出現(xiàn)了腐蝕。

2　船舶用鋁合金腐蝕防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀

2.1犧牲陽極陰極保護(hù)

對(duì)于小型高速船，一般不采用外加電流陰極保護(hù)措施。目前國外最為普遍采用的是在艇體外板( 有防腐涂層)設(shè)置犧牲陽極。鋁合金本身相對(duì)鋼、銅等材料來說是一種很好的犧牲陽極材料； 對(duì)于鋁船體，必須選用電極電位足夠負(fù)的鋁合金犧牲陽極來對(duì)它進(jìn)行陰極保護(hù)，同時(shí)要考慮陽極具有良好的溶解特性及電位不能過負(fù)而導(dǎo)致鋁發(fā)生堿腐蝕。目前，鋁合金犧牲陽極材料的主要成分為Al-Zn-In-Mg-Ti； 犧牲陽極使用螺栓固定，陽極中的“鐵蕊”必須使用鋁蕊，螺栓必須使用鋁質(zhì)螺栓。

2.2鋁合金船用防腐防污涂料

鋁合金船船底和水線以上部位所處的腐蝕環(huán)境不同，船底主要是天然海水的滲透侵蝕作用和水生物的附著，水線以上部位主要是鹽霧腐蝕作用和大氣老化作用，因此，船底和水線以上部位對(duì)防腐漆的要求不完全相同。

船底防腐底漆應(yīng)具有優(yōu)良的耐海水腐蝕性能和優(yōu)異的涂層附著力，如環(huán)氧聚酰胺類底漆； 而水線以上部位的底漆應(yīng)具有優(yōu)良的耐鹽霧性能，如環(huán)氧聚酰胺類底漆、聚氨酯類底漆和氯化橡膠類底漆。尤其是環(huán)氧樹脂，由于具有耐水性好、對(duì)基體附著力強(qiáng)、與多種涂料配套性好等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，通過添加各種防銹顏料，可滿足多種條件下的防腐要求，在配套體系中應(yīng)用最為廣泛。

鋁合金船水線及水線以下的船殼在海水環(huán)境中深受海生物之害，附著在船底的海生物不僅增大了阻力和額外重量，還加速鋁合金的縫隙腐蝕。因此，除了要涂裝防腐涂料外，還必須涂裝防污涂料。早期的防污涂料采用有機(jī)錫、砷等有毒防污劑，隨著環(huán)保法規(guī)的陸續(xù)出臺(tái)，有機(jī)錫、砷等有毒防污劑的使用已受到限制，而在含氧化亞銅的防污涂料中，由于銅與鋁之間電極電位的差別，會(huì)加速鋁合金船的腐蝕，因此在鋁合金船上使用的防污涂料應(yīng)避免氧化亞銅的出現(xiàn)。現(xiàn)在普遍應(yīng)用的是環(huán)保型無錫自拋光防污涂料和低表面能防污涂料。

對(duì)于水線以上的部位，面漆則應(yīng)具有良好的耐大氣老化性、良好的光澤保持性以及裝飾性，并且與底漆具有良好的配套性，可以采用聚氨酯類面漆、醇酸類面漆、丙烯酸酯類面漆等，現(xiàn)在通常采用的是聚氨酯類面漆。隨著對(duì)涂料性能要求的不斷提高，性能優(yōu)越的氟碳涂料或者環(huán)氧、丙烯酸改性的氟碳涂料也開始應(yīng)用到鋁合金的配套涂層體系中。

2.3鋁合金的微弧氧化處理

微弧氧化處理是近年來興起的一種表面處理新技術(shù)。它采用較高的能量密度，將陽極氧化工作區(qū)從法拉第區(qū)引入到高壓放電區(qū)，通過電化學(xué)、熱化學(xué)及等離子體化學(xué)等的共同作用，在Al，Mg，Ti，Nd 等有色金屬表面原位形成陶瓷質(zhì)氧化膜。微弧氧化是陽極氧化技術(shù)的發(fā)展，其實(shí)質(zhì)仍是較高電壓下的陽極氧化。而與常規(guī)陽極氧化比較，微弧氧化對(duì)工件的前處理要求不苛刻，因而工件的表面狀態(tài)對(duì)工藝的影響不大。

2.4鋁合金船的異種金屬絕緣隔離保護(hù)技術(shù)

鋁合金船雖然船體是鋁材，但因各種機(jī)電設(shè)備、管路系統(tǒng)、舾裝件等大部分是由非鋁質(zhì)金屬構(gòu)成的，而鋁與非鋁質(zhì)金屬存在電位差，較易形成電偶腐蝕。為了預(yù)防電偶腐蝕應(yīng)采取措施： (1)相同區(qū)域或管系選用同一種耐蝕材料，如鈦管鈦閥、鋁管鋁閥，避免異種金屬直接接觸。(2)無法避免時(shí)，采取有效可靠的絕緣保護(hù)措施。無論是船體還是管系，鋁合金材料與其它金屬部件連接時(shí)，都要采取相對(duì)適用的絕緣措施，如環(huán)氧樹脂、尼龍墊片、套筒及螺紋絕緣膠等。

3　船舶用鋁合金腐蝕防護(hù)技術(shù)展望

鋁合金由于具有多種優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，隨著船舶上鋁合金使用部位的增多，對(duì)鋁合金的防腐要求也越來越高。

(1)鋁合金船體犧牲陽極布置時(shí)應(yīng)兼顧考慮船?？看a頭和高速航行時(shí)兩種不同的狀態(tài)，應(yīng)采用模擬仿真計(jì)算和優(yōu)化布置設(shè)計(jì)。根據(jù)鋁合金的靜態(tài)自然腐蝕穩(wěn)定電位值和動(dòng)態(tài)開路電位值，以犧牲陽極材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，定量確定犧牲陽極最佳數(shù)量、布置位置及保護(hù)年限。同時(shí)，在不同的海域，應(yīng)針對(duì)相應(yīng)的海域特點(diǎn)使用能夠有效發(fā)揮保護(hù)作用的犧牲陽極材料。

(2)鋁合金表面對(duì)涂料有其特殊要求，選擇適當(dāng)?shù)耐苛虾椭贫ㄇ‘?dāng)?shù)呐涮讓?duì)鋁合金船防腐效果至關(guān)重要。隨著環(huán)保法規(guī)的陸續(xù)出臺(tái)，今后用于鋁合金的防腐涂料將采用新的技術(shù)，向著無毒、通用化、高性能的方向發(fā)展。開發(fā)新型環(huán)保、性能優(yōu)異的防銹顏料是今后發(fā)展的重點(diǎn)。

(3)微弧氧化技術(shù)在國內(nèi)外均未進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用階段，但該技術(shù)的特點(diǎn)決定了其比較適用于對(duì)鋁合金船的空艙腐蝕進(jìn)行防護(hù)。因此，在鋁合金船舶的防腐蝕領(lǐng)域，微弧氧化技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。

4　結(jié)束語

總之，只有加強(qiáng)鋁合金船腐蝕防護(hù)技術(shù)、不斷提高船舶的設(shè)計(jì)和建造水平，進(jìn)一步規(guī)范鋁殼船的使用維護(hù)工作，并完善相關(guān)維修操作規(guī)程，進(jìn)而建立腐蝕綜合控制體系，才能最終做好鋁殼船的腐蝕控制工作。

[1]李杰，黃金. 探討船舶腐蝕的成因及其相應(yīng)的防護(hù)技術(shù)[J]. 科技與創(chuàng)新，2014，18：27.

[2]萬冰華，費(fèi)敬銀，王少鵬，等.犧牲陽極材料的研究、應(yīng)用及展望[J].材料導(dǎo)報(bào)，2010 ，24(19)：87-93.